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Revista de la Facultad de Ciencias de la Salud. Universidad de Carabobo. Diciembre 2013 Vol. 17 N 3Salus
ARTCULO
1Laboratorio de Protozoologa. Instituto de Biologa
Molecular de Parsitos (BioMolP). Universidad de
Carabobo. Valencia. Venezuela
2Departamento de Bioqumica. Escuela Ciencias
Biomdicas y Tecnolgicas. Universidad de Carabobo.
Valencia. Venezuela
3Departamento de Morfosiopatologa. Escuela de
Bioanlisis. Facultad Ciencias de la Salud. Universidad de
Carabobo. Valencia. Venezuela.
Correspondencia:Ana Rita De Lima.E mail:[email protected]:Abril 2013 Aprobado: Septiembre 2013
SalusCambios metablicos durante la epimastigognesisin vitro de Trypanosoma cruziRESUMEN
La epimastigognesis de Trypanosoma cruzies la transformacin
del tripomastigota sangucola en epimastigota que ocurre en
la porcin anterior del tracto intestinal del insecto vector. Se
ha reportado la activacin de cisten proteasas durante la
epimastigognesis in vitro en condiciones axnicas, sugiriendo
la utilizacin de aminocidos como fuente de carbono para la
obtencin de energa. El objetivo del presente trabajo fue estudiar a
travs de indicadores los cambios metablicos producidos durante
la diferenciacin tripomastigota-epimastigota. Se parti de un 100%
de tripomastigotas sobrenadantes de clulas Vero, incubados en
medio LITB a 27C en condiciones de alta (epimastigognesis
horizontal) y baja (epimastigognesis vertical) tensin de oxgeno.
Se realiz contaje de parsitos (Cmara de Neubauer) y recuentodiferencial (Giemsa) a diferentes tiempos de incubacin (0,
1, 2, 4, 6, 8, 11 y 12 das). A cada tiempo se determin en los
sobrenadantes del medio de cultivo las concentraciones de glucosa
y amonaco, as como los valores de pH. Los resultados mostraron
que: 1) Independientemente de la tensin de oxgeno se evidenci
formas en diferenciacin y amastigotas durante el proceso,
siendo la aparicin de epimastigotas ms tarda en alta tensin de
oxgeno; 2) El incremento poblacional fue signicativamente mayor
en condiciones de alta tensin de oxgeno, registrndose alta
mortalidad de amastigotas durante los primeros das de incubacin
en la epimastigognesis vertical; 3) El consumo de glucosa
fue concomitante con la aparicin de epimastigotas en ambas
condiciones, siendo mayor en alta tensin de oxgeno; 4) No se
registr liberacin de amonaco en ninguno de los casos estudiados;
5) Los valores de pH fueron similares hasta el sexto da en ambas
condiciones, evidencindose una acidicacin gradual del medio de
cultivo en alta tensin de oxgeno. Todo parece sugerir que durante
la epimastigognesis de T. cruzi, los parsitos involucrados en los
procesos de diferenciacin no muestran activacin de las diferentes
rutas metablicas.
Palabras claves: Trypanosoma cruzi, metabolismo,epimastigognesis.
ABSTRACT
Metabolic changes during in vitro Trypanosoma cruziepimastigogenesis
The epimastigogenesis of Trypanosoma cruziis the transformation
from bloodstream trypomastigote to epimastigote that occurs in
the anterior portion of the intestinal tract of the insect vector. It
has been reported cysteine proteases activation during axenic
epimastigogenesis in vitro, suggesting the use of amino acids as a
carbon source for the production of energy. The aim of this work was
to study through indicators metabolic changes produced during the
trypomastigote-epimastigote differentiation. We started with a 100%
trypomastigotes derived from Vero cell supernatants, incubated in
LITB medium at 27C under high (horizontal epimastigogenesis)
and low (vertical epimastigogenesis) oxygen tension. We estimated
parasites number (Neubauer chamber) and differential morphology
(Giemsa) at different incubation times (0, 1, 2, 4, 6, 8, 11 and 12
days). Each time was determined in the supernatants of the culture
medium glucose and ammonia concentrations as well as the pH
values. The results showed that: 1) Regardless of the oxygen
tension it was evidenced differentiation forms and amastigote
during the process, with the later occurrence of epimastigotes in
high oxygen tension; 2) Population growth was signicantly greater
in high oxygen tension, registering high mortality of amastigotes
during the rsts incubation days in the vertical epimastigogenesis;
3) Glucose consumption was concomitant with the appearance
of epimastigotes in both conditions, being higher in high oxygen
tension; 4) There was no ammonia release in any of the cases
studied; 5) The pH values were similar to the sixth day in both
conditions, showing gradual acidication of the culture medium at
high oxygen tension. Everything seems to suggest that during the
epimastigogenesis of T. cruzi parasites involved in differentiation
processes show no activation of different metabolic pathways.
Key words: Trypanosoma cruzi, metabolism, epimastigogenesis.
INTRODUCCIN
Un evento de fundamental importancia durante el ciclo
de vida de Trypanosoma cruzi es la transformacin
de tripomastigotas sangucolas en epimastigotas
(epimastigognesis), que ocurre en la porcin anterior
del tracto intestinal del insecto vector, asegurando lapropagacin del parsito en la naturaleza. La mayora de los
estudios que abordan este fenmeno han sido realizados in
vivoen el insecto vector, en los cuales se ha determinado
mltiples factores en el establecimiento de la infeccin
como la especie de parsito involucrada (1), as como otros
dependientes del vector como el factor ltico del estmago
(2,3), lectinas (4,5) fragmentos de hemoglobina (6) inanicin
del insecto y liberacin de hormonas por parte del sistema
Marvin Querales, Jess Torres, Diana Graterol, Rosa Arteaga, Mara Navarro,Vctor Contreras, Willmer Pineda,Ana Rita De Lima.
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Cambios metablicos durante la epimastigognesis
endocrino del insecto (7). En relacin a los eventos
morfolgicos que ocurre durante la epimastigognesis, se
plantea que el insecto ingiere una poblacin pleomrca
constituda de formas nas o gruesas de tripomastigotas,
donde las primeras se transforman en amastigotas y que es
a partir de stos ltimos que ocurre la diferenciacin hacia
epimastigotas (8). Por otro lado, se propone que la mayora
de la poblacin de tripomastigotas sangucolas ingeridos
por el insecto sufre una serie de cambios morfolgicos antes
de llegar a epimastigotas, mientras que el resto se trasforma
directamente en esa forma (9).
Estudios de epimastigognesis realizados in vivo en
nuestro laboratorio utilizando ninfas de Rhodnius prolixus
indican cambios en la cintica de diferenciacin en funcin
del aislado de T. cruzi empleado (1). No obstante, un
hecho comn en todas las cepas utilizadas es la aparicin
de formas redondeadas compatibles con amastigotas.
Ensayos de epimastigognesis in vitroen diferentes medios
de cultivo axnico indican que durante este proceso ocurre
la aparicin de formas redondeadas sin agelo libre con
kinetoplasto en barra (10, 11), las cuales posteriormentefueron identicadas como amastigotas (12).
Mltiples estudios revelan que los eventos de diferenciacin
de Trypanosoma cruzi estn asociados a condiciones de
estrs representadas por las condiciones microambientales
(13). Esto genera cambios en la utilizacin de fuentes
de energa en funcin del estadio del parsito y su
disponibilidad en el medio. Mientras que los epimastigotas
poseen un metabolismo eminentemente glicoltico (14-16),
se admite que los tripomastigotas poseen un metabolismo
fundamentalmente proteico (17,18). En el caso de los
amastigotas, se describe un metabolismo glicoltico y en
ellos no se ha detectado la presencia tanto de enzimas
involucradas en el ciclo de Krebs como en la degradacinoxidativa de aminocidos (19). Ensayos realizados in vitro
muestran que la deplecin de glucosa en el tracto intestinal
posterior del insecto vector conduce a una activacin
del metabolismo proteico del epimastigota durante la
transformacin hacia tripomastigota metacclico, con
liberacin de cantidades importantes de amonaco (20).
Durante la epimastigognesis in vitro se ha demostrado la
activacin diferencial de proteasas durante este proceso (10),
sugiriendo cambios en la utilizacin de nutrientes asociados
al proceso de diferenciacin morfolgica. En el presente
trabajo, se estudi a travs de indicadores, los cambios
metablicos producidos durante la epimastigognesis de
Trypanosoma cruzien medio LITB.
MATERIALES Y METODOS
Parsitos y Estadios. Se utiliz el clon EPm6 de
procedencia humana y clonado por dilucin limitante y
plaqueo en ratones albinos. Estos parsitos han sido
mantenidos mediante pases trimestrales alternos entre
triatomino (Rhodnius prolixus) y ratn (Balb/c) (21).
Los estadios utilizados fueron: tripomastigotas
sobrenadantes de cultivos celulares (equivalentes a
tripomastigotas tipo hemtico) as como epimastigotas
procedentes de cultivos axnicos, en medio lquido LITB
(Liver Infusin Triptose) (22).
Obtencin de Tripomastigotas tipo hemticoprovenientes de cultivos celulares. Para la obtencin de
los tripomastigotas sobrenadantes de clulas se parti de
tripomastigotas metacclicos puricados inducidos in vitro
(23), con los cuales se infectaron monocapas de clulas
Vero en una relacin de infeccin de 10 parsitos/clula en
frascos de cultivo (Falcon). Luego de un contacto durante
8 horas a 37C, los recipientes fueron lavados con Medio
Esencial Mnimo (MEM) suplementado con 10% de suero
fetal bovino. Se mantuvo las clulas infectadas durante 3
das a 37C y posteriormente se realiz cambio del medio
de cultivo, para un tiempo de incubacin adicional de 2 das
bajo las mismas condiciones. Al quinto da de infeccin, se
retir el sobrenadante de los medios de cultivo y se procedi
a la concentracin de los tripomastigotas a 1500xgdurante
15 minutos a 4C (Centrfuga IEC, B22M), los cuales fueronresuspendidos en medio LITB (22).
Epimastigognesis en medio LITB. Se parti de
tripomastigotas sobrenadantes de clulas Vero, los cuales
fueron inoculados en medio LITB. Con la nalidad de
determinar el efecto de la tensin de oxgeno sobre la
cintica de diferenciacin, se realiz la epimastigognesis
en dos tipos de envases, con el propsito de obtener
diferentes alturas del medio de cultivo. Se ensayaron dos
condiciones extremas, empleando una altura del medio
de 3 mm para alta tensin de oxgeno (epimastigognesis
horizontal) y una altura de 87 mm para baja tensin de
oxgeno (epimastigognesis vertical). En ambos casos se
parti de un inculo de 3,35 x 106 tripomastigotas/mL, loscuales fueron incubados a 27C en frascos Falcon de 25
cm3con 3 mL de medio LITB (epimastigognesis horizontal)
y tubos cnicos estriles de 15 mL con un volumen nal
de 10 mL de medio de cultivo (epimastigognesis vertical),
procedindose a la obtencin de alcuotas del cultivo a las
24 horas, 2, 4, 6, 8, 11 y 12 das.
Los ensayos se realizaron por triplicado. Como condiciones
controles se emplearon tripomastigotas sobrenadantes
de clulas Vero (0 horas de incubacin en medio LITB) y
epimastigotas de 6 das de cultivo crecidos en olas de 125
mL conteniendo 20 mL de medio LITB (22). Con las alcuotas
obtenidas a diferentes das de la cintica de transformacin
se realiz contaje diferencial de parsitos en cmara de
Neubauer.
Las alcuotas se sedimentaron, recolectando los
sobrenadantes para la determinacin de las concentraciones
de glucosa y amonaco, as como determinacin de los
valores de pH. Los sedimentos fueron utilizados para
posterior recuento diferencial de lminas coloreadas con
Giemsa.
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Marvin Querales, Jess Torres, Diana Graterol, Rosa Arteaga, Mara Navarro, Vctor Contreras, Willmer Pineda, Ana Rita De Lima.
Para evidenciar el aumento en el nmero de parsitos se
estim el incremento poblacional (Nt/No) el cual es un ndice
que se calcula dividiendo el nmero de parsitos/mL el da
del contaje (Nt) entre el nmero de parsitos/mL al inicio del
ensayo a tiempo 0 (No).
Anlisis de las transformaciones morfolgicasmediante microscopia ptica. Se realizaron lminas
coloreadas de los parsitos obtenidos a diferentes das del
proceso de transformacin (0, 1, 2, 4, 6, 8, 11 y 12), as
como de tripomastigotas sobrenadantes de clulas con 0
horas de incubacin y epimastigotas procedentes de nal
de fase exponencial (6 das) en medio LITB utilizados
como controles. Para ello, los sedimentos de las diferentes
alcuotas fueron lavados en buffer salino fosfato (PBS) 0,15
M, pH 7.2 y jados con formaldehdo al 2% en solucin
salina. La jacin de los parsitos en la lmina se realiz con
metanol al 100%. Las lminas fueron teidas con Giemsa,
visualizadas con un aumento de 1000X en un microscopio
ptico (Nikon, Eclipse 400) y fotograados con una cmara
digital (Nikon, Coolpix 4500). Se contaron al menos 300
parsitos por cada lmina y tiempo de incubacin.
Determinacin de las concentraciones de glucosa,amonaco y valores de pH. A los sobrenadantes de las
alcuotas obtenidas a los diferentes das de la cintica
de transformacin se les determin la concentracin de
glucosa mediante mtodo enzimtico (glucosa oxidasa)y la concentracin de amonaco mediante la reaccin de
Berthelot (24). En ambos casos se calcul la concentracin
de las diferentes muestras calculadas en base a curvas
de calibracin empleando patrones con diferentes
concentraciones de glucosa y amonaco, respectivamente.
Los valores de pH se estimaron mediante medicin del
sobrenadante empleando un pHmetro (Digimed, DM-23).
Curva de crecimiento de epimastigotas de Trypanosomacruzien condiciones de alta y baja tensin de oxgeno.
Para determinar el efecto de la tensin de oxgeno sobre
el incremento poblacional, consumo de glucosa y liberacin
de amonaco de epimastigotas en medio LITB, se decidi
realizar una curva de crecimiento de epimastigotas simulando
las mismas condiciones de tensin de oxgeno empleadas
durante la cintica de diferenciacin de tripomastigotas
hacia epimastigotas. Para ello, se parti de un inculo de
2 x 106parsitos/mL en medio LITB a 27C, inicindose los
cultivos de cada condicin por triplicado. Se realiz contaje
diferencial de parsitos en cmara de Neubauer los das 0,
2, 4, 6, 8, 10, 13, 16, 19, 22 y 26.
Con el propsito de evidenciar los cambios metablicos
durante ambas curvas de crecimiento (alto y bajo tenor
de oxgeno) se determin la concentracin de glucosa
y amonaco en los sobrenadantes del medio de cultivo a
cada tiempo de incubacin, utilizando la misma metodologa
anteriormente descrita.
Anlisis de los datos.En vista de que todos los ensayosse realizaron por triplicado en cada tiempo de incubacin,
se representaron los datos en funcin del promedio
la desviacin estndar de los resultados obtenidos.
Con el propsito de establecer si existan diferencias
estadsticamente signicativas, se emple la prueba de t de
Student, con un intervalo de conanza del 95%, estimndose
como signicativo un valor de P 0,05.
RESULTADOS
Anlisis de los cambios morfolgicos durante laepimastigognesis invitro de Trypanosoma cruzi enmedio LITB:
Tabla 1.Distribucin porcentual de formas estructurales de Trypanosoma cruzi durante la incubacin a diferentes tiempos de tripomastigotassobrenadantes de clulas en alta y baja tensin de oxgeno en medio LITB a 27 C.
Da Nt/No (1) Recuento Diferencial (%) (2)
Tripomastigota Diferenciacin Amastigota Epimastigota Metacclico
Alta Baja Alta Baja Alta Baja Alta Baja Alta Baja Alta Baja
0 - - 100 100 0 0 0 0 0 0 0 0
1 0,87 0,78 5 1,7 7 2,6 92 1,0 92 3,1 0 0 3 1,2 1 1,2 0 0
2 1,19 0,41* 1 1,0 2 2,9 97 1,0 96 3,2 0 0 2 1,7 2 4,1 0 0
4 3,43 0,41* 0 0 0 0 88 4,6 73 11,1 12 4,6 27 11,1 0 0
6 7,46 0,64* 0 0 0 0 87 2.9 9 2,4 13 2,9 91 2,4* 0 0
8 12,39 3,54* 0 0 0 29 3,5 58 3,1 10 6,7 42 3,1 61 6,1 0 0
11 26,92 8,66* 0 0 26 4,7 21 7,6 30 1,6 14 1,7 38 4,4 65 6,7 6 1,2 0*
12 35,27 8,41* 0 0 25 1,6 15 5,9 14 1,6 8 3,5 39 3,5 77 8,7 20 2,2 0*
(1)Incremento poblacional. Nt indica contaje de parsitos a tiempo t y No indica el nmero de parsitos al inicio del ensayo (da 0). (2)Serealiz mediante lminas coloreadas con Giemsa. Los valores representan la media la desviacin estndar de ensayos realizados portriplicado. El asterisco indica una diferencia estadsticamente signicativa (p
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Habindose establecido previamente que la tensin de
oxgeno afecta las principales rutas metablicas en la
clulas eucariotas, se procedi a evaluar la transformacin
de tripomastigotas sobrenadantes de clulas hacia
epimastigotas (epimastigognesis) de Trypanosoma cruzi
en medio LITB en dos condiciones: a) con alta tensin de
oxgeno (epimastigognesis horizontal) y b) en presencia de
baja tensin de oxgeno (epimastigognesis vertical).
La Tabla 1 muestra una comparacin de los resultados
obtenidos durante la epimastigognesis horizontal y vertical
en medio LITB a 27C. Se parti de un inculo inicial de
3,35 x 106 parsitos/mL constituidos por un 100% de
tripomastigotas sobrenadantes de clulas Vero (da 0),
caracterizados por poseer forma alargada, kinetoplasto
redondo y muy prximo a la extremidad posterior (Figura
1, panel A). A las 24 horas de incubacin se observ una
disminucin en el nmero total de parsitos. El recuento
diferencial efectuado a partir de lminas coloreadas con
Giemsa evidenci que el porcentaje de tripomastigotas
disminuy drsticamente a un 5 y 7% en condiciones de alta
y baja condicin de oxgeno, respectivamente. Esta cadaes a expensas de un aumento de formas en diferenciacin,
los cuales se caracterizaron por presentar un acortamiento
del agelo, cuerpo redondeado y kinetoplasto redondo
Figura 1. Cambios morfolgicos durante la epimastigognesisin vitro de Trypanosoma cruzi en medio LITB. Tripomastigotassobrenadantes de clulas fueron incubados durante 0 horas(panel A), 24 horas (panel B), 4 das (panel C), 8 das (paneles Dy E) y 11 das (panel F). El panel G corresponde a epimastigotascontroles crecidos durante 6 das en medio LITB. Dif=formas endiferenciacin; Epi: Epimastigotas; Ama: Amastigotas; Meta:tripomastigotas metacclicos (Aumento 1000X).
(Figura 1, panel B, sealado con punta de echa). Se puede
observar que a partir del segundo da de incubacin, existe
diferencias estadsticamente signicativas (P 0,05) en el
incremento poblacional (Nt/No), siendo claramente mayor
en la epimastigognesis horizontal y llegando a alcanzar
hasta cuatro veces ms la poblacin de parsitos totales
que en la epimastigognesis vertical. En el recuento
diferencial de morfologas del parsito, no se registraron
cambios entre ambas cinticas hasta el da 4 de incubacin,
con un predominio de formas en diferenciacin los das 1
y 2, con un porcentaje muy bajo de epimastigotas. En el
cuarto da desaparecen las formas en diferenciacin y hay
un porcentaje signicativo de formas ovoides con ausencia
de agelo libre y kinetoplasto en barra compatibles con
el estadio amastigota (Figura 1, panel C), as como un
incremento signicativo en la poblacin de epimastigotas.
A partir del sexto da se pueden apreciar diferencias ms
notorias, observndose que los amastigotas se diferencian
ms rpidamente hacia epimastigotas en condiciones
de baja tensin de oxgeno (91% vs13%), as como una
cada signicativa en el porcentaje de amastigotas. A
partir del octavo da se registr un aumento signicativodel ndice poblacional en condiciones de alta tensin de
oxgeno, coincidiendo con un incremento importante en el
porcentaje de epimastigotas (42%), que se caracterizaron
por presentar forma alargada, kinetoplasto en barra y
de ubicacin anterior prximo al ncleo (Figura 1, panel
D, sealado con punta de echa). No obstante, a pesar
de registrarse un 61% de epimastigotas en condiciones
de baja tensin de oxgeno, slo se registr un ligero
incremento poblacional y la aparicin de un 29% de formas
en diferenciacin (Figura 1, panel E). Cabe destacar
que a partir del da 8 de incubacin se evidenci un 7%
de formas inmtiles en la epimastigognesis vertical,
llegando a alcanzar un 19% para el da 12 (resultados nomostrados). Llama la atencin la aparicin de una nueva
poblacin de formas en diferenciacin a partir del da 11
en ambas cinticas, as como presencia de tripomastigotas
metacclicos en condiciones de alta tensin de oxgeno.
Estos ltimos comparten caractersticas morfolgicas con
los tripomastigotas sobrenadantes de clulas Vero, con la
diferencia de presentar una estructura ms na y delgada
(Figura 1, panel F, sealado con punta de echa).
Es de hacer notar que los epimastigotas obtenidos durante
ambas cinticas de transformacin mostraron morfologa
comparable a sus homlogos crecidos durante seis das
en medio LITB, utilizados como control en los diferentes
ensayos (Figura 1, panel G).
Asociacin de los parmetros estudiados (glucosa,amonaco y pH) durante la epimastigognesis invitrode Trypanosoma cruzi. Con el n de poder obteneruna aproximacin del estatus metablico durante la
epimastigognesis de Trypanosoma cruzi, se procedi
a hacer una asociacin de los indicadores estudiados:
glucosa, amonaco y valores de pH en cada condicin.
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El anlisis comparativo del consumo de glucosa y
liberacin de amonaco durante la epimastigognesis
horizontal (Figura 2A) y vertical (Figura 2B) en medio LITB
no mostraron cambios en sus concentraciones en ambas
condiciones experimentales hasta el da 11, detectndose
diferencias estadsticamente signicativas al da 12, donde
el consumo de glucosa fue ms acentuado en la condicin de
alto tenor de oxgeno (comparar Figuras 2A y 2B) y en donde
los niveles de amonaco fueron prcticamente indetectables
en ambos casos, llegando a alcanzar un valor mximo de
0,44 mM en el da 12 durante la epimastigognesis vertical
(Figura 2B).
La variacin de pH durante los dos tipos de epimastigognesis
mostr que los valores fueron muy similares en ambas
condiciones hasta el cuarto da de incubacin, registrndose
diferencias estadsticamente signicativas a partir del da 6
en donde se observ una disminucin ms acentuada en la
epimastigognesis horizontal (Figura 2A).
Figura 2.Cambios en la concentracin de glucosa (), amonaco() y valores de pH () durante la epimastigognesis encondiciones de alta (Panel A) y baja tensin de oxgeno (PanelB) de Trypanosoma cruzien medio LITB a 27C. La escala de laderecha corresponde a los valores de pH. Los puntos representanel promedio ms o menos la desviacin estndar de los ensayosrealizados por triplicado.
Asociacin entre el nmero absoluto de epimastigotas,consumo de glucosa y liberacin de amonaco durante
la epimastigognesis invitro de Trypanosoma cruzi.Se ha establecido que el consumo de glucosa depende
de varios factores, entre ellos la tensin de oxgeno y el
nmero de parsitos totales. Esto nos hace pensar que an
empleando un mismo inculo de partida y medio de cultivo,
existen diferencias en el comportamiento metablico de los
parsitos en condiciones de alto y bajo tenor de oxgeno.
Al hacer la comparacin entre el incremento poblacional
(Nt/No) de la epimastigognesis horizontal y vertical
(Tabla 1), se evidencia que el nmero total de parsitos
es estadsticamente diferente, razn por la cual con el n
de facilitar la interpretacin de los resultados, se procedi
a hacer grcos que contemplaran el nmero absoluto de
epimastigotas, as como las concentraciones de glucosa y
amonaco durante los diferentes tiempos de la cintica de
transformacin en ambas condiciones.
En la Figura 3A se muestran los parmetros correspondientes
a la epimastigognesis horizontal en donde se evidencia que
en el da 8 de la cintica se alcanz un pico mximo en el
porcentaje de epimastigotas (Tabla 1). No obstante, a pesar
de que este porcentaje fue similar hasta el da 12, existe un
incremento progresivo en el contaje de epimastigotas que
se explica en base al incremento poblacional.
Este aumento signicativo de epimastigotas a partir
del da 8 coincide con la disminucin progresiva de las
concentraciones de glucosa en el medio de cultivo (Figura
2A), sin detectarse liberacin signicativa de amonaco.
Cuando se gracaron estos mismos parmetros utilizando
los resultados obtenidos durante la epimastigognesis
vertical (Figura 3B), se observ un mayor porcentaje
de epimastigotas en el da 6 de la cintica (Tabla 1),
pero no obstante, dado el poco incremento poblacional
registrado, el nmero absoluto de este estadio es menor,
alcanzndose prcticamente la mitad de la reportada para
la epimastigognesis horizontal en el da 12 de incubacin.
Nuevamente, este incremento progresivo en el nmero
absoluto de epimastigotas coincidi con el agotamiento de
la glucosa del medio de cultivo, pero a un ritmo mucho ms
lento.
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Figura 3.Correlacin entre el nmero absoluto de epimastigotas ()
y las concentraciones de glucosa () durante la epimastigognesis
de Trypanosoma cruzien medio LITB en condiciones de alta (Panel
A) y baja (Panel B) tensin de oxgeno. La escala de la derecha
corresponde al nmero de epimastigotas/mL.
Determinacin del consumo de glucosa y liberacin
de amonaco durante la curva de crecimiento de
epimastigotas en medio LITB en condiciones de altay baja tensin de oxgeno. Habindose demostrado
y publicado que durante la curva de crecimiento de
epimastigotas se incrementa signicativamente la
produccin de amonaco una vez agotados los niveles de
glucosa del medio LITB (20), se quiso evaluar su produccin
durante la curva de crecimiento de epimastigotas simulando
las mismas condiciones de alta y baja tensin de oxgeno
empleadas en este estudio. En alta tensin de oxgeno se
evidenci una fase exponencial que se extendi hasta el da
10, seguida de una fase estacionaria tpica hasta el da 26,
inicindose la fase de mortalidad (resultados no mostrados).
Cuando se analiz la concentracin de glucosa durante la
curva de crecimiento (Figura 4A), se evidenci que sta se
agot completamente al octavo da, concomitantemente con
un incremento signicativo en la liberacin de amonaco al
medio de cultivo, el cual se increment progresivamente
hasta el da 26.
Figura 4. Cambios en la concentracin de glucosa () y
amonaco () durante la curva de crecimiento de epimastigotas
de Trypanosoma cruzi en medio LITB a 27C en presencia de
alta (Panel A) y baja (Panel B) tensin de oxgeno. Los puntos
representan el promedio de los ensayos realizados por triplicado.
El anlisis de la curva de crecimiento en condiciones
de baja tensin de oxgeno revel la existencia de una
fase exponencial en dos etapas: una hasta el da cuatro,
y luego un nuevo incremento hasta el da 8. No obstante,
no se evidenci una fase estacionaria tpica y se registr
una cada progresiva en el nmero de parsitos totales a
partir del da 10 que culmin con un 100% de mortalidad
al nal de la curva (resultados no mostrados). El anlisis
de la concentracin de glucosa en esta condicin evidenci
una disminucin en la velocidad del consumo de la misma,
agotndose completamente el da 19 (Figura 4B). Sin
embargo, no se evidenci la liberacin de amonaco al medio
de cultivo, an cuando para dicho momento se contaba con
una poblacin de 1,77 x 106parsitos/mL.
DISCUSIN
Previamente fue demostrado que durante la
epimastigognesis de Trypanosoma cruzi en medio
LITB cursa con un incremento en la actividad de cisten
proteasas, las cuales se intensican en forma progresiva
a partir del cuarto da de incubacin, alcanzando valoresmximos al da 12 (10). Con el propsito de determinar si
este incremento de la actividad proteoltica pudiera estar
asociado al agotamiento de nutrientes del medio de cultivo,
en el presente trabajo se estudiaron a travs de indicadores
los cambios metablicos durante la epimastigognesis del
parsito en medio LITB. En vista que el oxgeno inuye de
manera signicativa en las rutas metablicas de las clulas
eucariotas, se decidi realizar los ensayos en presencia de
alta y baja tensin de oxgeno.
En ambos casos a las 24 horas de incubacin se registr
una disminucin en el nmero de parsitos totales (Tabla 1).
Esto pudiera obedecer a la lisis de los mismos, por cuanto
no se registr la aparicin de formas inmtiles durante elrecuento diferencial en fresco. Esto pudiera obedecer a dos
razones: a) cambio en la composicin del medio de cultivo
de medio MEM a LITB; y b) disminucin de la temperatura de
37 a 28C. Esta situacin coincide con resultados nuestros
durante la epimastigognesis in vivoen la porcin anterior
del tracto intestinal de ninfas de Rhodnius prolixus(1).
El anlisis del recuento diferencial a travs de lminas
coloreadas con Giemsa mostr un comportamiento similar
entre la epimastigognesis horizontal y vertical hasta el
segundo da de la cintica (Tabla 1), caracterizado por una
cada signicativa en el porcentaje de tripomastigotas. De
stos, un 92% se convirtieron en formas en diferenciacin
caracterizadas por poseer forma redondeada con agelo
muy corto y kinetoplasto redondo, previamente identicados
como formas regresivas (25), y en donde slo un muy
pequeo porcentaje se transformaron directamente en
epimastigotas. Esto concuerda con resultados obtenidos
durante la epimastigognesis in vivo en el vector,
donde se reporta que slo un porcentaje muy pequeo
de tripomastigotas evolucionan directamente hacia
epimastigotas (9). Por otra parte, estudios realizados in vivo
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en nuestro laboratorio mostraron similar comportamiento
con un porcentaje que vara segn la cepa de T. cruzi
empleada (1). A partir del cuarto da se evidenci que de
estas formas en diferenciacin, algunas se convirtieron
directamente a epimastigotas, mientras que la mayora se
transformaron en parsitos con morfologa redondeada
sin agelo libre, coincidiendo con resultados previos en
nuestro laboratorio empleando otros tipos de medios de
cultivo (10, 11). En ensayos de epimastigognesis in vitroen
medio ML15HA realizados por nuestro grupo de trabajo, se
pudo comprobar que estas formas redondeadas sin agelo
libre presentan resistencia a la lisis por el complemento y
expresan antgenos especcos de amastigotas, sugiriendo
que efectivamente corresponden a este estadio del parsito
(12).
Todo parece indicar que el cambio de temperatura es un
factor disparador para la transformacin del tripomastigota
sobrenadante de clula en las denominadas formas en
diferenciacin. No habindose registrado consumo de
glucosa, liberacin de amonaco ni cambios de pH del
medio en ambas condiciones de trabajo, todo parece indicarque las formas en diferenciacin representan morfologas
de adaptacin al medio de cultivo. An cuando la Tabla 1
indica porcentajes similares de formas en diferenciacin
en ambas condiciones, la cada en el nmero de parsitos
totales (Nt/No) en condiciones de baja tensin de
oxgeno nos indica que estos parsitos parecen ser ms
sensibles a los bajos niveles de oxgeno presentes en la
epimastigognesis vertical. Estas formas de transicin del
parsito se transforman mayoritariamente en amastigotas,
y slo un porcentaje pequeo se transforma directamente
hacia epimastigotas. Esto indica que estas formas en
diferenciacin regresivas representan una poblacin
pleomrca, la cual en su mayora requieren hacerse
competentes hacia la diferenciacin transformndose enamastigotas. El clculo del nmero absoluto de amastigotas
en ambas condiciones parece indicar que stos son
sensibles a los niveles de oxgeno, registrndose una cada
signicativa de su poblacin en condiciones de baja tensin
de oxgeno.
En efecto, se ha reportado que los amastigotas poseen un
metabolismo dependiente de oxgeno (19). Esta condicin
de estrs pudiera inducir una nueva diferenciacin del
parsito, explicando el alto porcentaje de epimastigotas
(91%) registrado al sexto da en condiciones de baja tensin
de oxgeno.
Tanto en condiciones de alta como baja tensin de
oxgeno se registra duplicacin del nmero absoluto
de amastigotas (resultados no mostrados), siendo este
proceso ms acelerado durante la epimastigognesis
horizontal, incrementndose posteriormente la poblacin
de epimastigotas. Estos resultados concuerdan con
otros previamente descritos (26), quienes reportan
que en ausencia de recambio de medio de cultivo los
amastigotas son capaces de duplicarse solamente por dos
generaciones, luego de lo cual inician su diferenciacin hacia
epimastigotas. Sin embargo, el presente estudio no indica
consumo de glucosa en esta etapa en ambas condiciones,
registrndose solamente una cada de los valores de pH
a partir del da 6 durante la epimastigognesis horizontal
(Figura 2A). Estos resultados dieren de los reportados por
Engel y colaboradores (27), quienes cultivaron amastigotas
en medio axnico y determinaron que ya a las 24 horas
de incubacin con un 99% de amastigotas, se registra la
cada de ms de un 50% de la glucosa inicial en el medio
de cultivo. Por lo tanto, es posible que la cada de pH sea
consecuencia de productos liberados por este estadio. La
ausencia de liberacin de amonaco al medio de cultivo
indica ausencia de activacin del metabolismo proteico.
En efecto, se ha reportado que los amastigotas no poseen
enzimas del metabolismo de protenas (19, 27).
La gura 3 muestra que en ambas condiciones de tensin
de oxgeno, se registra un incremento importante del
nmero absoluto de epimastigotas a partir del octavo da,
coincidiendo con el inicio del agotamiento de glucosa
del medio de cultivo. Esto puede explicarse en base almetabolismo eminentemente glicoltico de los epimastigotas
(15, 16, 28). No obstante, slo se lleg a consumir casi en
su totalidad en condiciones de alta tensin de oxgeno.
Esto puede explicarse en base al mayor nmero absoluto
de epimastigotas en esta condicin, as como al hecho de
que la tensin de oxgeno afecte la velocidad del consumo
de glucosa. Para corroborar esta hiptesis, se analiz el
consumo de glucosa durante la curva de crecimiento de
epimastigotas simulando ambas tensiones de oxgeno
utilizadas durante la epimastigognesis (Figura 4),
obtenindose resultados similares. En efecto, en T. cruzi
se ha reportado que la va catalizada por fosfoenolpiruvato
carboxiquinasa (PEPCK) y la malato deshidrogenasa (MDH)
representan los nicos mecanismos para la reoxidacin deNADH bajo condiciones anaerbicas (14). Esto conlleva a
la descarboxilacin del fosfoenolpiruvato a oxaloacetato
y su posterior reduccin a malato, el cual es transportado
a la matriz mitocondrial (15). Al no estar operativo el ciclo
de Krebs, ocurre acumulacin del malato, el cual debe ser
convertido va succinato y su liberacin al medio de cultivo.
Esto, an cuando permite la sobrevida del parsito, permite
un ujo ms lento de los intermediarios de la va glicoltica
afectando la velocidad del consumo de glucosa.
Al nal de ambas cinticas se registra la aparicin
de una nueva poblacin de formas en diferenciacin.
Es posible que estas ltimas correspondan a formas
progresivas previamente descritas (25), postulndose
que posteriormente los epimastigotas, an luego de
sufrir varios perodos de replicacin se diferencian hacia
tripomastigotas. No obstante, slo se evidenci la aparicin
de tripomastigotas metacclicos en condiciones de alta
tensin de oxgeno. Habindose demostrado previamente
que la metaciclognesis est asociada a la capacidad de
utilizacin de aminocidos como fuente de energa una
vez agotado los niveles de glucosa del medio (20), el
Marvin Querales, Jess Torres, Diana Graterol, Rosa Arteaga, Mara Navarro, Vctor Contreras, Willmer Pineda, Ana Rita De Lima.
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menor consumo de glucosa y la ausencia de liberacin de
amonaco (guras 2 y 3) podra explicar la ausencia de este
proceso durante la epimastigognesis vertical.
En resumen, los resultados obtenidos en el presente trabajo
permite proponer que la epimastigognesis de Trypanosoma
cruzien medio LITB se puede producir tanto en condiciones
de baja y alta tensin de oxgeno, observndose en
ambos casos la aparicin de formas en transicin con
caractersticas morfolgicas compatibles con amastigotas.
Independientemente de los niveles de tensin de oxgeno,
todo parece indicar que durante este proceso, los parsitos
involucrados en los procesos de diferenciacin (formas en
diferenciacin y amastigotas) no muestran activacin de
las diferentes rutas metablicas. Por otro lado, la aparicin
de epimastigotas posterior a la duplicacin de amastigotas
parece indicar que la capacidad de diferenciacin est
precedida de un proceso de multiplicacin, ocurriendo
efectivamente activacin de las rutas metablicas una vez
alcanzado el estadio epimastigota. Todo esto sugiere que
en Trypanosoma cruzi los procesos de multiplicacin y
diferenciacin son excluyentes entre s.
Agradecimiento.Al Sr. Johny Albanese por su apoyo en la
infraestructura del laboratorio.
Financiamiento.Este trabajo se realiz con el fnanciamiento
del Consejo de Desarrollo Cientfco y Humanstico de la
Universidad de Carabobo a travs del proyecto de Grupo
FCS-2010-001 y Proyectos de Inversin Menor CDCH-011-
2011, CDCH-012-2013, CDCH-009-2013.
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